DE1588037A1

DE1588037A1 - Spannungsregelung fuer batteriegespeiste Geraete

Info

Publication number: DE1588037A1
Application number: DE19671588037
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hollmann; Heinz Schiebelhuth
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1967-03-08
Filing date: 1967-03-08
Publication date: 1970-12-17
Also published as: FR1559911A; NL6803366A; DK127990B; CH497804A; BE711751A

Description

Braun Aktiengesellschaft 1 C Q Q η Ο Τ

Frankfurt flWsirrt IQOÖUO/

Frankfun ÖWsi
Rüsselsheimer Straße

Patentamt S M ü η ο h · η 2 Zwtibrückenetrai· 12

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X«u· Patentanmeldung Hfa/Swd Braun Akti«a$*»*lleeaaffc, Frankfurt (Hain) 7·?·ο7 Spannungsregelung für batteriegespeiste Geräte

Die Erfindung betrifft eine Spannungsregelung mit einem meßgrößenabhängigen Regler und einer Regelstrecke für batteriegespeiste elektronische Geräte.

Spannungsregelungen für batteriegespeiste elektronische Geräte sind bekannt, sei es, daß die Regelung von Hand erfolgt, sei es, daß sie automatisch durch, einen elektronischen Regler vorgenommen wird. Diese Regelungen haben den Nachteil, daß sie überwacht werden müssen, denn auch die automatische Regelung versagt, wenn die Batteriespannung unter den Regelbereich der Automatik absinkt.

Es wird deshalb vorgeschlagen, eine sogenannte bistationäre Regelung bei batteriegespeisten elektronischen Geräten anzuwenden.

Als bistationär wird eine Regelung bezeichnet, die je nach Betrag der Regelgröße am Eingang oder der Belastung am Ausgang eines von zwei am Ausgang möglichen Niveaus der Regelgröße einstellt. Reiches der beiden Niveaus vorliegt, hängt dabei von einem im Regler festgelegten Schwellwert ab, durch den über das Jeweils einzustellende Niveau entschieden wird. Hat insbesondere das eine Niveau

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den Wert O, dann ist die Regelgröße somit entweder stationär 0 oder auf einem endlichen Wert stationär geregelt.

Ein solcher Begier ist z, B. dann vorteilhaft» wenn elektronische Meßgeräte aus Batterien gespeist werden, wenn also die Eingangsgröße schwanken kann. Schaltet man nämlich diesen Regler zwischen Batterie und Meßgerät, dann kann das Gerät nur mit der richtigen Betriebsspannung oder gar nicht benutzt werden. Die überwachung des Betriebszustandes der Batterie entfällt dadurch und Fehlmessungen sind ausgeschlossen.

Im einzelnen ist deshalb nach der Erfindung die Meßgröße für den Regler durch einen Schwellwertschalter veränderbar, dem als Schwellwert die Ausgangsgröße und als Meßwert die Eingangsgröße der Regelstrecke eingegeben wird.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung kann mit Hilfe des Blockschaltbildes der Flg. 1 gegeben werden. Die Eingangsspannung \l\ wird auf einer Serienregelstrecke S durch den Regler R so geregelt, daß an Punkt 1 eine konstante Spannung U2 anliegt. Diese Spannung wird bei Punkt 2 als Schwellspannung an einen Schwellwerteingang Ts eines Schmitt-Triggers T gegeben, während an dessen Meßwerteingang Tm die Spannung U^ von Punkt 4 liegt. Der Schmitt-Trigger vergleicht eine der Eingangspannung U\ proportionale Teilspannung mit Ü2· Wenn diese Teilspannung unterhalb des Schwellwertes Ug liegt, kippt der Schmitt-Trigger und verstellt momentan den Regler R so, daß dieser durch die Regelstrecke S die Spannung Ug abschaltet.

In einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung kann die Spannungsregelung In einem Meßgerät angeordnet sein, in dem die Betriebsspannung durch einen Taster Im Meßkopf nur für die Zeitdauer der Messung auf den Meßfühler geschaltet ist.

Welter Einzelheiten der Erfindung zeigen die nachfolgenden Zeihnungen schematisch, es bedeutens

Flg. 2 ein AusfUhrungsbeispiel eines bistationären Reglers Fig. 3 eine Anwendung eines bistationären Reglers in einem

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In Fl>gi; 2;>sloid zunächst* die·:gleichen Bausteine R₁ S und T wie in Fig. 1 verwendet! ■ir.usät.zllche.und die Erfindung weiterbildende Einzelheiten kommen Jedoch hinzu. So sorgt eine Diode Dg zwischen Schwellwertschalter T und ^Regler R dafür, daß T nur darin auf P »einwirkt, wenn T gekippt ist. Weiterhin besitzt nach der; Erfindung die Regelstrecke S eine gleichspannungssperrende und Impulse übertragende Kombinat lon aus einer Diode Di und einer Kapazität Cj im Nebenschluß. Dadurch entsteht beim Einschalten der Anordnung ein Impuls, der für eine kurze Zelt die Referenzspannung an Regler und Schwellwertschalter erzeugt und damit die Anordnung in Betrieb setzt. Der Vorteil der Verwendung einer nur Impulse- übertragenden Verbindung zwischen S und R besteht darin, daßsich die Anordnung nicht mehr einschalten kann, nachdem sie sieh selbst ausgeschaltet hat, Sie kann also nur durch erneutes Anlegen der Versorgungsspannung Ui wieder eingeschaltet werden.

Die Funktion der Bausteine R-, ,3- und T wird nachstehend beschrieben: .

Der Regler R ist ein elektronischer Serienregler. Er erzeugt eine Referenzspannung an Rg'mit Hilfe in Durchlaßrichtung betriebener Silizium-Dioden D4 und D5, die einen geringen differentieiien Inner.wi'derstar.d haben. Die Meßspannung für die Regeistrecke, die der Äusgangsspannung IJ2 proportional ist; wird am Spannungsteiler Rn - Fi - R4 - R^ //Ri5 bei Fi abgenommen - der "NTC-Widerstand R15 dient dabei zur Kompensation des Temperaturganges' der Referenzspannung. Ein Transistor Tj vergleicht Meß- und Referenzspannung, verstärkt die Abweichung so, daß bei einer Vergrößerung der Ausgangsspannung Ug sein Kollektorstrom sinkt. Der Sollwert kann hierbei mit dem Potentiometer" P₁ ^eingestellt werden.

Ein Transistor Tc der Regeistrecke S wird durch den Kollektor des Transistors Ti über Rc ander Basis angesteuert und wirkt seinersei t s auf" e ί rie ri' Trans Is t^:or "T>j, d er al s Läng sw 1 d er s t and die Au s gangsspannung IJ2 korrigiert. Durch einen Gleichspannungsverstärker aus den npn,und pnpTrarisi stören T5 und T₂ wird ,die Rückwirkung der schwankenden Elngangsspar.nung l'i auf die Regelgüte soweit

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vermindert, daß eine Vorregelung auch bei größere Spannungshub von Ui nicht benötigt wird. Die Kolektor-Dasisstrecke des Transistors Tj ist zur Vermeidung von HF-Instabilitäten mit einem Kondensator C₂ überbrückt. Die Regelung kann durch eine Störgrößenaufschaltung über Spannungsteiler R₀ - F-x - R₂ und Rio - Rg für den Emitter von Tj noch weiter verbessert werden.

Der Schwellwertschalter T arbeitet nach dem frinzlp des Schmitt-Triggers als Spannungsdiskriminator. Rg stellt dabei den Schwellwerteingang Ts, R12 den Meßwerteingang Tm von Fig. 1 dar* Transistor Tij ist leitend so lange ein an Pg liegender Teil Om der Meßspannung Uj größer ist als eine über Rg - Ry - Rj-j der Spannung Ug proportionale Sehwellspannung Us an Rj, Es wird hier also aus schaltungstechnischen Gründen nicht wie in Fig. 1 U₂ mit einem Teil Uj_ verglichen, sondern ein Teil Us von Ug mit dem Teil Um von IJj. Das Ergebnis ist jedoch das gleiche wie in einer Anordnung nach FLg. 1.

Beim Unterschreiten des Schwellwertes Us durch Um an Pg wird Transistor Ta über die Kopplung Ri - TJj - RjP - V.j - Rjj über R^- leitend. Dadurch kippt der Trigger in bekannter Welse und sperrt Transistor T^ . Über die Diode Dg, deren Strom nur durch die Kombination P13- R3 // R15 begrenzt w!rd, wird der Arbeitspunkt des Transistors Ti und damit der Sollwert des Reglers R soweit und solange verstellt, daß die Ausgangsspannung U₂ verschwindet. Wenn die Spannung Um an Fg unterhalb des Abschaltschwellwertes Us bleibt, läßt sich die Ausgangsspannung nicht mehr durchschalten. Wenn sich die Spannung U₁ jeäooh wieder vergrößert, entsteht beim Einsehalten über die Diode Dj durch die Kapazität Cj ein Schaltimpuls, der die Regelung erneut in Betrieb setzt, Eine Schalthysterese zwischen Abschalt- und Elnsehaltschwellwert von Uj besteht nicht, da die Versorgungsspannung des Triggers bei Abschaltung immer mitgesehaltet wird, während die Steuerspannung bestehen bleibt und der Trigger deshalb sofort In die Ausgangslage zurUckkippt. '.

Die gemäß der Erfindung besonders vorteilhafte Anwendung ei'nes bistationären Reglers in einem Meßgerät , bei spiels», einem Temperaturmeßgerät, zeigt Fig. J>. Ein Meßwertgeber M» der einen

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der Brückenwiderstände B einer Meßbrücke MB enthält und bei solchen Geräten im allgemeinen räumlich getrennt wird vom Meßgerät, ist über ein Kabel mit diesem verbunden. Um den Verbrauch einer Batterie Q auf die reine Meßzeit zu beschränken, wird eine Spannungsregelung tr durch einen Taster T am Meßwertgeber M nur während der Meßzeit eingeschaltet. Es stellt sich bei Einschaltung sofort die Nennspannung für das Meßgerät ein und das Gerät ist ohne weitere Fontrolle betriebsbereit.

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Claims

Patentansprüche

Spannungsregelung mit einem meßgrößenabhängigen Regler und einer Regelstrecke fUr batteriegespeiste elektronische Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgröße für den Regler durch einen Schwellwertschalter veränderbar ist, dem als Gchwellwert die Ausgangsgröße und als Meßwert die Eingangsgröße der Regelstrecke eingegeben wird.
2. Spannungsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstrecke eine gleichspannungssperrende und Impulse übertragende Kombination aus einer Diode und einer Kapazität als Nebenschluß besitzt.
3. Spannungsregelung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ihre Anordnung in einem Meßgerät, in dem die Betriebsspannung durch einen Taster im Meßkopf nur für die Zeltdauer der Messung auf den Meßfühler geschaltet ist.

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